How we think complex cells evolved - Adam Jacobson

Como achamos que as células complexas evoluíram - Adam Jacobson

Tradutor: Leonardo Silva Revisor: Ruy Lopes Pereira

What if you could absorb another organism

E se você pudesse absorver outro organismo

and take on its abilities?

e ganhar as habilidades dele?

Imagine you swallowed a small bird and suddenly gained the ability to fly.

Imagine que você engolisse um passarinho e de repente conseguisse voar?

Or if you engulfed a cobra

Ou se comesse uma cobra

and were then able to spit poisonous venom from your teeth.

e de repente pudesse soltar veneno através de seus dentes?

Throughout the history of life,

Em toda a história da vida,

specifically during the evolution of complex eukaryotic cells,

especificamente durante a evolução das complexas células eucarióticas,

things like this happened all the time.

coisas assim aconteciam o tempo todo.

One organism absorbed another,

Um organismo absorvia outro

and they united to become a new organism with the combined abilities of both.

e eles se uniam para formar um novo organismo com as habilidades de ambos.

We think that around 2 billion years ago,

Estima-se que por volta de 2 bilhões de anos atrás,

the only living organisms on Earth were prokaryotes,

os únicos organismos vivos na Terra eram os procariontes,

single-celled organisms lacking membrane-bound organelles.

organismos unicelulares sem organelas delimitadas por membranas.

Let's look closely at just three of them.

Vejamos melhor apenas três deles.

One was a big, simple blob-like cell

Um deles era uma grande e simples célula em forma de bolha,

with the ability to absorb things by wrapping its cell membrane around them.

com a capacidade de absorver coisas, envolvendo-as em sua membrana.

Outro era uma célula bacteriana

Another was a bacterial cell

that converted solar energy into sugar molecules through photosynthesis.

que convertia a energia solar em moléculas de açúcar por meio de fotossíntese.

A third used oxygen gas to break down materials like sugar

Um terceiro usava o oxigênio para quebrar substâncias como o açúcar

and release its energy into a form useful for life activities.

e liberar sua energia em uma forma útil para as atividades vitais.

The blob cells would occasionally absorb the little photosynthetic bacteria.

As células em forma de bolha eventualmente absorviam

a pequena bactéria fotossintética.

These bacteria then lived inside the blob and divided like they always had,

Essas bactérias, então, viviam dentro da bolha e se dividiam como antes,

but their existence became linked.

mas passavam a coexistir integradas.

If you stumbled upon this living arrangement,

Se você esbarrasse com esse ser combinado,

you might just think that the whole thing was one organism,

talvez acharia que se tratava de apenas um organismo,

that the green photosynthetic bacteria were just a part of the blob

que as bactérias verdes e fotossintéticas eram apenas partes da bolha

that performed one of its life functions,

e que eram encarregadas de suas funções vitais,

assim como o seu coração é uma parte sua

just like your heart is a part of you

que exerce a função de bombear seu sangue.

that performs the function of pumping your blood.

Esse processo em que as células coexistem é chamado de endossimbiose,

This process of cells living together is called endosymbiosis,

one organism living inside another.

um organismo vivendo dentro de outro.

But the endosymbiosis didn't stop there.

Mas a endossimbiose não parava aí.

What would happen if the other bacteria moved in, too?

O que aconteceria se as outras bactérias também entrassem?

Now the cells of this species started becoming highly complex.

Mas as células dessa espécie começaram a se tornar altamente complexas.

They were big and full of intricate structures

Elas eram grandes e cheias de estruturas complexas

que chamamos de cloroplastos e de mitocôndria.

that we call chloroplasts and mitochondria.

These structures work together to harness sunlight,

Essas estruturas funcionam juntas para usar a luz solar,

produzir açúcar e quebrar esse açúcar usando o oxigênio

make sugar,

and break down that sugar using the oxygen

that right around this time started to appear in the Earth's atmosphere.

que, justamente nessa época, começava a aparecer na atmosfera terrestre.

Organisms absorbing other organisms

Organismos absorvendo outros

was one way species adapted to the changing environmental conditions

era uma forma de as espécies se adaptarem

às condições inconstantes do ambiente à sua volta.

of their surroundings.

This little story highlights what biologists call the endosymbiotic theory,

Esta historinha mostra o que os biólogos chamam de teoria endossimbiótica,

the current best explanation of how complex cells evolved.

atualmente a melhor explicação de como células complexas evoluíram.

There's a lot of evidence that supports this theory,

Há muitas evidências que apoiam essa teoria,

but let's look at three main pieces.

mas vejamos três evidências principais.

First, the chloroplasts and mitochondria in our cells multiply the very same way

Primeiro, os cloroplastos e a mitocôndria em nossas células

se multiplicam da mesma forma que aquelas bactérias antigas,

as those ancient bacteria,

which are still around, by the way.

que, aliás, ainda existem.

Na verdade, se você destruir essas estruturas em uma célula,

In fact, if you destroy these structures in a cell, no new ones will appear.

outras novas não surgirão.

The cell can't make them.

A célula não pode produzi-las.

They can only make more of themselves.

Ela só pode criar outras células.

Segunda evidência:

Second piece of evidence.

Chloroplasts and mitochondria both contain their own DNA and ribosomes.

tanto os cloroplastos quanto a mitocôndria contêm seu próprio DNA e ribossomos.

Their DNA has a circular structure

Seu DNA possui um formato circular

that is strikingly similar to the DNA of the ancient bacteria,

que é impressionantemente similar ao DNA das bactérias antigas,

and it also contains many similar genes.

e também contém muitos genes similares.

The ribosomes, or protein assembly machines of chloroplasts and mitochondria,

Os ribossomos, máquinas sintetizadoras de proteínas, cloroplastos e mitocôndrias,

also have the same structure as ribosomes of ancient bacteria,

também possuem a mesma estrutura dos ribossomos de bactérias antigas,

but are different from the ribosomes

mas são diferentes dos ribossomos

hanging around the rest of eukaryotic cell.

que existem no restante das células eucarióticas.

Lastly, think about the membranes involved in the engulfing process.

Por fim, pense nas membranas envolvidas no processo de absorção.

Chloroplasts and mitochondria both have two membranes surrounding them,

Tanto cloroplastos quanto mitocôndrias possuem duas membranas,

an inner and outer membrane.

uma interna e outra externa.

Their inner membrane contains some particular lipids and proteins

Sua membrana interna contém alguns lipídeos e proteínas específicos

that are not present in the outer membrane.

que não estão presentes na membrana externa.

Why is that significant?

Por que isso é importante?

Because their outer membrane used to belong to the blob cell.

Porque a membrana externa pertencia à célula em forma de bolha.

When they were engulfed in the endosymbiosis process,

Quando foram engolidos no processo de endossimbiose,

they got wrapped up in that membrane and kept their own as their inner one.

foram envolvidos por essa membrana e mantiveram sua própria membrana

como membrana interna.

Surely enough, those same lipids

Com certeza, os mesmos lipídeos e proteínas

and proteins are found on the membranes of the ancient bacteria.

são encontrados nas membranas das bactérias antigas.

Hoje, os biólogos usam essa teoria

Biologists now use this theory

to explain the origin of the vast variety of eukaryotic organisms.

para explicar a origem da enorme variedade de organismos eucarióticos,

Take the green algae that grow on the walls of swimming pools.

por exemplo, as algas verdes que crescem nas paredes de uma piscina.

A larger eukaryotic cell with spinning tail structures, or flagella,

Uma célula eucariótica maior, com filamentos giratórios, ou flagelos,

at some point absorbed algae like these to form what we now call euglena.

em certo momento absorveu algas como essas,

formando o que hoje chamamos de euglena.

Euglena can perform photosynthesis,

A euglena pode realizar fotossíntese,

break down sugar using oxygen,

quebrar açúcar usando o oxigênio

and swim around pond water.

e nadar na água.

And as the theory would predict,

E, como prevê a teoria,

the chloroplasts in these euglena have three membranes

os cloroplastos nessas euglenas possuem três membranas,

since they had two before being engulfed.

já que eles tinham duas antes da absorção.

O processo de absorção da teoria endossimbiótica

The absorbing process of endosymbiotic theory

allowed organisms to combine powerful abilities

permitiu que organismos combinassem habilidades poderosas

to become better adapted to life on Earth.

para se tornarem mais adaptados à vida na Terra.

The results were species capable of much more

O resultado foram espécies capazes de muito mais coisas

than when they were separate organisms,

do que quando eram organismos separados,

and this was an evolutionary leap

e esse foi um salto evolucionário

that lead to the microorganisms, plants,

que levou aos micro-organismos, plantas e animais

and animals we observe on the planet today.

que vemos hoje no planeta.